книги / Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров
..pdfАКАДЕМИЯ НАУК СССР
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ КРИСТАЛЛОГРАФИИ им. А. В. ШУБНИКОВА
А. А Каминский Б.М.Антипенко
МНОГОУРОВНЕВЫЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
СХЕМЫ
КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
ЛАЗЕРОВ
Ответственный редактор академик Б. К. ВАЙНШТЕЙН
МОСКВА
«НАУКА»
1989
Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров / Л. Л. Камин ский, Б. М. Антипенко.— М.: Наука, 1989.— 270 с. ISBN 5-02-000098-1
Освещено современное состояние исследований в области физики и поиска новых лазерных диэлектрических кристаллов. Особое внимание уделено новым принципам возбуждения генерации их активаторов—ионов-лантаноидов с ис пользованием многоуровневых функциональных схем — каскадных, ап-конвер- спонных, кроссрелаксационных, сенсибилизационных и других. Приводятся примеры реализации таких схем и диализируются их особенности. Рассмот рены тенденции развития исследований по лазерной накачке кристаллических лазеров. Приведена обширная информация справочного характера.
Книга предназначена для научных работников, а также аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики и спектроскопии твердого тела, лазерного материаловедения, квантовой электроники и техники крис таллических лазеров.
Ил. 90. Табл. 60. Бпблиогр. 1062 пазв.
Multilevel Operating Schemes of,Crystalline Lasers / A. A. Kaminskii, В. M. An tipenko.— M.: Nauka, 1989.— 270 p.
The modern state of investigations in the field of physics and search of new la ser insulating crystals is presented. The special attention is paid to the new princi ples of laser-action excitation of their activators — lanthanide ions using mul tilevel operating schemes: cascade, up-conversion, cross-relaxation, sensitizing, etc. Examples of such schemes realization are shown and their specialities are analysed. Tendency to the development of the investigations on laser pumping
of |
crystalline lasers are considered. Broad and detail reference-like information |
is |
given. |
|
The book is assign for scientists, post-graduates and students working in the |
field of physics and spectroscopy of solid state, laser materials science, quantum electronics and crystalline-lasers technique.
111. 90. Tab. 60. Ref. 1062.
Рецензенты:
доктора фпзнко-математпческих наук
Б. Н. ГРЕЧУ1ЛНИКОВ, Ю. П. ТИМОФЕЕВ
1604110000-452 |
98-89. Доп. тем. план |
А. А. Каминский, |
|
042(02)-89 |
|||
|
Б. М. Антипенко, 1989 |
||
|
|
ISBN 5-02-000098-1
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редактора |
9 |
|
Предисловие |
Л |
|
Часть |
первая |
|
ЛАЗЕРНЫЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ И ИХ СТИМУЛИРОВАН |
||
НОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ |
13 |
|
Глава |
1 |
|
Развитие физики кристаллических лазеров (историческая справка) |
13 |
|
|
Ниедеине |
13 |
1.1. |
Лазерные фтор- и кислородсодержащие кристаллические |
матрицы |
|
и их актпваториые ионы |
16 |
1.1.1. Законы разупорядочешш кристаллического поля на Ьп3+-актнватор- |
||
|
ных нонах в лазерных кристаллах |
26 |
1.1.2. Прочие лазерные кристаллы |
29 |
|
1.2.Капалы генерации стимулированного излучении лазерных активи
рованных диэлектрических кристаллов |
31 |
|
1.2.1. Лазерные 4/ — 4/ и 5d — 4/ каналы1л13+-активаторов |
37 |
|
1.2.2. Лазерные каналы Ьи2+-активаторов и ионаU3+ |
44 |
|
1.2.3. Лазерные |
каналы ионов Сг3+ и Ti3+ |
45 |
1.2.4. Лазерные |
каналы ТМ2+-активаторов |
48 |
1.3.Кристаллические матрицы для получения разноволновой генерации
|
Ьпа+-активаторов |
|
|
|
50 |
1.3.1. Лазерные каналы Ьп3+-активаторов вкубических кристаллах-гранатах |
50 |
||||
1.3.2. Лазерные каналы Ьп3+-активаторов в ромбических кристаллах типа |
55 |
||||
|
R АЮ3 (R = Y, Ln) |
. |
|
|
|
1.3.3. Лазерные 4/ — 4/ каналы Ьи3+-ионов в одноцентровых анизотропных |
55 |
||||
|
двойных фторидах |
LiRF4 и BaR2F8 (R = |
Y, Ln) |
. |
|
1.3.4. Лазерные каналы Ln3+-активаторов в моноклинных двойных калпи- |
55 |
||||
|
редкоземельных вольфраматах |
г |
|
||
1.3.5. Лазерные 4/ — 4/ |
каналы Ьп3+-активаторон. в трпгональных 'фтори |
57 |
|||
|
дах со структурой |
тнеонпта |
|
|
|
|
Литература |
|
|
|
59 |
Часть |
вторая |
|
|
|
|
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ И ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕХОДОВ АКТИ |
|
||||
ВАТОРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛАЗЕРНЫХКРИСТАЛЛОВ |
65 |
||||
Глава |
2 |
|
|
|
|
Штарковская структура уровнен |
|
|
65 |
||
|
Введение |
|
|
|
65 |
2.1. |
Основные концепции современной теориикристаллического доля |
66 |
|||
2.2.Энергия уровней генерирующих активаторов в лазерных кристал
лах (экспериментальные данные) |
70 |
Литература |
130 |
Глава |
3 |
|
|
|
|
Интенсивность излучательных переходов |
Ьп3+-активаторов в лазерных крис |
137 |
|||
таллах |
|
|
|
||
|
Введение |
|
|
|
137 |
3.1. |
Электродппольные переходы |
|
|
138 |
|
3.1.1. Пел* р;Е8ш я переходов |
|
|
|
139 |
|
3.2. |
Параметры интенсивности |
Й* |
|
. |
140 |
3.2.1. Приведенные матричные |
элементы |
тензорных операторов |
(таб |
141 |
|
|
личные данные) |
|
|
|
|
3.2.2. Вычисление параметров Йг |
|
|
141 |
||
3.3. |
Магпптодипольные переходы Ьп3+-поиов |
|
157 |
||
3.4.Параметры спектроскопического качества лазерных кристаллов с Ln3+-
актпваторами |
160 |
3.4.1. Параметр спектроскопического качества для кристаллов с нонами Nd3+ |
НЮ |
3.4.2. Параметры спектроскопического качества для кристаллов с нонами Ег3+ |
102 |
3.4.3. Параметр спектроскопического качества для кристаллов с нонами Р т 3+ |
1(52 |
Литература |
1G5 |
Глава 4 |
|
Многофононные 4 / — 4 / релаксационные каналы Ьп3+-активаторов в ла |
|
зерных кристаллах |
1G7 |
Введение |
КЗ7 |
4.1.Основные механизмы современной теории многофононной безызлуча
|
тельной релаксации Ьп3+-ионов в кристаллах |
1(59 |
|||
4.1.1. Ковалентно-нелинейный мехаппзм [75, 77, 97] |
174 |
||||
4.1.2. Сравнение теории с экспериментом |
180 |
||||
4.2. |
Закон энергетической щели — зависимость W JJf от ДE JJf |
180 |
|||
|
Литература |
|
|
182 |
|
Часть |
третья |
|
|
|
|
МНОГОУРОВНЕВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ |
|
||||
ГЕНЕРАЦИИ СТИМУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АКТИВИРОВАН |
|
||||
НЫХ КРИСТАЛЛАХ |
|
|
185 |
||
Глава |
5 |
|
|
|
|
Каскадные функциональные |
схемы кристаллических лазеров |
185 |
|||
|
Введение |
|
|
|
185 |
5.1. |
Каскадные лазерные схемы Ьп3+-актпваторов |
186 |
|||
5.1.1. |
Каскадная генерация ионов Рг3+ и Nd3+ |
187 |
|||
5.1.2. |
Каскадная |
генерация |
ионов |
Но3+ |
188 |
5.1.3. |
Каскадная |
генерация |
ионов |
Ег3+ и Т т 3+ |
190 |
5.2.Особенности каскадной генерации Ьп3+-понов в кристаллах (стацио
|
нарное приближение) |
. |
191 |
5.3. |
Кросскаскадные лазерные схемы Ьп3+-активаторов |
195 |
|
|
Литература |
|
198 |
Глава |
6 |
|
|
Сенсибилизационные, дезактивационные и |
фид-фловинговые функциональ |
199 |
|
ные схемы кристаллических лазеров |
|
||
|
Введение |
|
199 |
6.1. |
Сенсибилизационные лазерные схемы |
|
203 |
6.2. |
Дезактивационные лазерные схемы |
|
203 |
6.3. |
Фид-фловинговая лазерная схема |
|
206 |
|
Литература |
|
208 |
Глава |
7 |
|
|
Ступенчатые схемы накачки генерирующих переходов Ьп8+-активаторов |
211 |
||
|
Введение |
. |
21J |
7.1.Ал-конверсия и стимулированное излучениеЬп3+-ионов в кристал
лах при высоком уровне возбуждения |
212 |
7.1.1. Ступенчатые |
ап-коиверсионные лазерные |
схемы |
кристаллов с |
|||
(Но34"-{- УЬ3+)-системой ‘активаторов |
|
|
212 |
|||
7.1.2. Ступенчатые |
ап-конверсиопные |
лазерные |
схемы |
кристаллов |
с |
|
(Ег3+ + |
УЬ3+)-системой активаторов |
|
|
215 |
||
7.1.3. Ступенчатые |
ап-конверсные |
лазерные |
схемы |
кристаллов |
с |
|
(Т т3+ |
УЬ3+)-систсмой активаторов |
|
|
224 |
||
7.2.Ап-конверсноиная функциональная схема генерации ионов Ег3+ в крис
таллах |
227 |
7.3.Схемы генерации ионов Ег3+ со ступепчатым поглощением квантов
|
пакачки в кристаллах |
|
УАЮз и LiYF* |
|
|
|
228 |
||
|
Литература |
|
|
|
|
|
|
|
229 |
Глава |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кроссрелакеацнониые |
функциональные |
схемы кристаллических лазеров |
230 |
||||||
|
Введение |
|
|
|
|
|
|
|
230 |
8.1. |
Кроссрелаксацпонныс |
лазерные |
схемы |
с квантовой эффективностью, |
231 |
||||
|
равной 1 |
|
|
|
|
|
. |
|
|
8.1.1. Генерационный |
канал |
бЯ4 — 7Гб ионов |
ТЬ3+ в LiYF4 : Gd34* |
231 |
|||||
8.1.2. Генерационный |
канал |
1D2 -н»3F3 ионов |
Рг3+ в YA103 |
232 |
|||||
8.1.3. Генерационный канал |
4/,у в —* 4/ 1Я/Гг ионов |
Ег3+в Y3AU0i2 |
233 |
||||||
8.2. |
Кроссрелаксацпонныс |
лазерные |
схемы |
с |
квантовой эффективностью, |
234 |
|||
|
равной 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8.2.1. Генерационныйканал |
5/ 7 —* 5/ й |
попов |
Но3+ в |
Y3AI5O12 : Сг3+, Тш3+ |
234 |
||||
8.2.2. Генерационный |
канал |
3Я4 —* 3//G ионов |
Т т34- в Y3AI5O12 : Сг3+ |
240 |
|||||
8.3.Кроссрелаксацпонныс лазерные схемы сквантовойэффективностью,
|
рапной 3 |
|
|
|
|
240 |
8.3.1. Генерационный канал 617 —>Ч8 |
ионовНо3+ вBaEr2Fg : Tm3+ |
240 |
||||
8.4. |
Генерационный капал |
б/ в —» Ч 7 ионов Но3*1" |
вBaYb2F8(г)^_г = |
3 |
||
|
при цсг_г = |
4) |
|
|
|
244 |
|
Литература |
|
|
|
245 |
|
Глава |
9 |
|
|
|
|
|
Генерация Ьп3+-ионов в кристаллах |
при селективной |
лазерной накачке |
247 |
|||
|
Введение |
|
|
|
|
247 |
9.1. |
Лазерные |
кристаллические конверторы |
|
247 |
||
9.1.1. |
Равномерная лазерная |
накачка |
|
248 |
||
9.1.2. |
Профильпая лазерная накачка |
|
249 |
|||
9.1.3. |
Численная |
оценка предельных онерговкладов |
|
250 |
||
9.1.4. |
Лазерные |
конверторы |
на основе кристаллов с Ьп3+-актнваторамп |
251 |
||
9.2.Кристаллические лазеры с накачкой излучениемполупроводниковых
инжекциониых лазеров |
253 |
9.2.1. Основные схемы гетеролазерной накачки |
254 |
9.2.2. Генерация стимулированного излучения |
кристаллов с Ьп3+-нонами |
с полупроводниковой лазерной накачкой |
258 |
Литература |
261 |
Заключение |
264 |
Предметный указатель |
268 |
CONTENTS
From the editor |
|
<j |
Preface |
|
j i |
First part |
|
|
LASER INSULATING CRYSTALS AND THEIR |
STIMULATED EMISSION |
13 |
Chapter 1 |
|
|
Development of the physics of the crystalline laser |
(historical remark) |
13 |
Introduction |
|
13 |
1.1.Laser fluorineand oxigen-containing crystalline hosts and their acti
|
vator |
ions |
|
|
|
|
|
|
16 |
1.1.1. |
Laws |
of crystal-field disorder of |
Ln3+ ions in laser |
crystals |
|
26 |
|||
1.1.2. |
Other |
laser crystals |
. |
|
. |
|
29 |
||
1.2. |
Stimulated-emission channels of laser activated insulating |
crystals |
31 |
||||||
1.2.1. |
Laser |
4/ — 4f |
and |
5d — 4f |
channels of Ln3+ activators |
|
37 |
||
1 .2.2. |
Laser channels of Ln3+ activators and U3+ ion. |
|
|
44 |
|||||
1.2.3. |
Laser |
channels |
of |
Cr3+ and |
Tic+ |
ions |
|
|
45 |
1.2.4. |
Laser |
channels |
of |
TM2+ activators |
. |
. |
48 |
||
1.3.Crystalline hosts for excitation of different-wavelength laser action of
|
Ln3+ |
activators |
|
|
|
|
50 |
|
1.3.1. Laser |
channels |
of |
Ln3+ activators |
in cubic garnet-type crystals |
50 |
|||
1 .3 .2 . Laser channels of Ln3+ activators in orthorhombic RAlOa-type crystals |
||||||||
|
(R = |
Y, Ln) |
|
|
. |
. |
. |
55 |
1.3.3. Laser 4/ — 4/ channels of Ln3+ ions in single-centred anisotropic LiRF*- |
||||||||
|
and BaR2F8-types |
fluorides |
(R = Y, Ln) |
55 |
||||
1.3.4. Laser channels of |
Ln3+ activators in monoclinic double potassium rare- |
|||||||
|
earth |
tungatates |
|
|
|
55 |
||
1.3.5. |
Laser 4/ — 4/ channels of Ln3+ activators intrigonal fluorides with |
ty- |
||||||
sonite |
structure |
|
|
|
|
57 |
||
|
References |
|
|
|
|
|
59 |
|
Second |
part |
|
|
|
|
|
|
|
ENERGY LEVELS |
AND |
TRANSITION |
INTENSITIES OF ACTIVATORS IN |
|||||
INSULATING LASER |
CRYSTALS |
|
65 |
|||||
Chapter 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Stark |
structure of |
levels |
|
|
65 |
|||
|
Introduction |
|
. |
|
|
|
65 |
|
2.1, |
Basic |
concepts |
of |
modern |
crystal-field theory |
66 |
||
2.2.Energy of levels of the generating activators in laser crystals (experimen
|
tal data) |
|
|
|
|
|
|
70 |
|
References |
|
|
|
|
|
130 |
|
Chapter 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Radiative-transition |
intensities of Ln3+activators in laser |
crystals |
137 |
|||||
|
Introduction |
|
|
|
|
|
137 |
|
3.1. |
Electric-dipole transitions |
|
|
138 |
||||
3.1.1. |
Transition |
polarization |
|
|
139 |
|||
3.2. |
Intensity |
parameters |
Q* |
|
. . . . |
140 |
||
3 .2 .1 . |
Reduced-matrix |
elements |
of the tensor operators |
(table data) |
141 |
|||
3 .2.2. |
C alculations |
of |
the |
(it |
parameters |
|
141 |
|
3.3. |
Magnetic-dipole transitions of Ln3+ ions |
. |
.................................. |
157 |
|||||
3.4. |
Spectrosopic-quality |
parameters of laser crystals ■with. |
Ln3+activators |
160 |
|||||
3.4.1. Spectroscopic-quality |
parameter |
for crystals |
|
doped |
with |
Nd3+ |
ions |
160 |
|
3.4.2. Spectroscopic-quality |
parameters |
for crystals doped |
with |
Er3+ |
ions |
162 |
|||
3.4.3. Spectroscopic-quality |
parameter |
for crystals |
|
doped |
with Pm3+ |
ions |
162 |
||
|
References |
|
|
|
|
|
|
|
165 |
Chapter 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Multiphonon 4/ — 4 / relaxation channels of Ln3+ activators |
in laser crystals |
167 |
|||||||
|
Introduction |
|
. . . |
|
|
. |
167 |
||
4.1.Principal mechanisms of the modern theory of multiphonon nonradia-
|
tive relaxation |
of Ln34* ions in crystals |
|
169 |
||||
4.1.1. Covalent-nonlinear mechanism [75, 77, 97] |
|
174 |
||||||
4.1.2. Comparision |
between |
theory and experiment |
. |
180 |
||||
4.2. |
Energy-gap |
law — dependence between W JJf and |
k E JJf |
180 |
||||
|
References |
|
|
|
|
|
182 |
|
Third |
part |
|
|
|
|
|
|
|
MULTILEVEL OPERATING SCHEMES FOR EXCITATION OF THE STIMULA |
|
|||||||
TED EMISSION OF ACTIVATED CRYSTALS |
|
185 |
||||||
Chapter 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cascade operating schemes of crystalline lasers |
|
185 |
||||||
|
Introduction |
|
|
|
|
185 |
||
5.1. |
Cascade |
laser |
schemes of Ln3+ activators |
|
186 |
|||
5.1.1. Cascade laser action of Pr3+ and Nd3+ ions |
|
187 |
||||||
5.1.2. Cascade |
laser |
action |
of |
Ho3+ ions |
|
188 |
||
5.1.3. Cascade |
laser |
action |
of |
Er3+ and Tm3+ ions |
|
190 |
||
5.2.Peculiarities of cascade generation of Ln3+ ions in crystals (stationary
|
approximation} |
. |
|
191 |
|
5.3. |
Cross-cascade |
laser |
schemes of Ln3+ |
activators |
195 |
|
References |
|
|
|
198 |
Chapter 6 |
|
|
|
|
|
Sensitization, deactivation, and feed-flowing operating schemes of crystalline |
199 |
||||
lasers |
. |
|
|
|
|
|
Introduction |
|
|
|
199 |
6.1. |
Sensitization |
laser |
schemes |
|
203 |
6.2. |
Deactivation |
laser |
schemes |
|
203 |
6.3. |
Feed-flowing |
laser |
scheme |
|
206 |
|
References |
|
|
|
0 |
Chapter 7 |
|
|
|
|
|
Stepwise pumping schemes of laser transition |
211 |
||||
|
Introduction |
|
. |
. |
211 |
7.1.Up-conversion and stimulated emission of Ln3+ ions in crystals at high-
level energy excitation |
|
. |
. |
|
|
. . |
. . |
212 |
|
7.1.1. Stepwise |
up-conversion |
laser |
schemes |
of |
crystals |
doped |
with |
212 |
|
(Ho3+ + |
Yb3+)-system |
of |
activators |
|
|
|
|
||
7.1.2. Stepwise |
up-conversion |
laser |
schemes |
of |
crystals |
eloped |
with |
215 |
|
(Er3+ + |
Yb34')-system |
of |
activators |
. |
|
|
|
||
7.1.3. Stepwise |
up-conversion |
laser |
schemes |
of |
crystals |
doped |
with |
224 |
|
(Tm8+ + |
Yba+)-system of activators |
|
. |
|
|
||||
7.2. Up-conversion operating |
laser |
schemesof Er3+ |
ions in crystals |
. . . . |
127 |
||||
7.3.Laser-action schemes of Er3+ ions with stepwise absorption of pumping
quanta in YA103 and LiYF4 crystals |
228 |
References |
229 |
Chapter 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Cross-relaxation |
operating schemes of crystalline lasers |
|
|
|
230 |
|||||||
|
|
|
Introduction |
|
|
|
|
|
|
|
230 |
|
8.1. |
Cross-relaxation laser schemes with quantum efficiency equal to 1 |
|
231 |
|||||||||
8 |
.1 |
.1. |
Stimulated-emission 6U4 —» 7F6 channel of Tb3+ ions in LiYF4 : Gd3+ |
|
231 |
|||||||
8 |
.1 |
.2. |
Stimulated-emission |
Ч?8 —» 3-Fs channel of |
Pr34ions |
in |
YAIO3. |
|
232 |
|||
8 |
.1 |
.3. |
Stimulated-emission |
—»dJ„, |
channel |
of Er34 |
ions in Y3Als012 |
233 |
||||
8 |
.2. |
Cross-relaxation |
laser schemes with |
quantum efficiency |
equal to 2 |
. |
234 |
|||||
8 |
.2 |
.1. |
Stimulated-emission ®/7 —»&IS channel of Ho3+ ions in Y3AI5O12: Cr3+, Tm3+ |
234 |
||||||||
8.2 |
.2. |
Stimulated-emission |
3H i —» aH e channel of Ho3+ ions |
in |
Y3AI5O10: Cr3+ |
240 |
||||||
8 |
.3. |
Cross-relaxation laser schemes with quantum efficiency |
equal to 3 |
|
240 |
|||||||
8 |
.3 |
.1. |
Stimulated-emission |
B/ 7 —* 5/ e channel of Ho3+ ions in |
BaEr2F8 : Tm3+ |
240 |
||||||
8 |
.4. |
Stimulated-emission |
®/0 —» 6J7 channel of Ho3+ ions in BaYb2Irs (т]®^г = |
3 |
|
|||||||
|
|
|
a t 1lcr-r = |
4 ) |
|
|
|
|
|
|
|
244 |
|
|
|
References |
|
|
|
|
|
|
|
24Г» |
|
Chapter 9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Stimulated emission of |
Ln3+ ions in crystals at selective laser |
pumping |
|
247 |
||||||||
|
|
|
Introduction |
|
|
|
|
|
|
|
247 |
|
9.1. |
Laser crystalline |
converters |
|
|
|
|
|
247 |
||||
9.1.1. Uniform laser pumping |
|
|
|
|
|
248 |
||||||
9.1 |
.2. Profile laser pumping |
|
|
|
|
|
249 |
|||||
9.1.3. Numerical estimation of limited injecting |
energies |
|
|
|
260 |
|||||||
9 |
.1 |
.4. |
Laser converters on |
the base of crystals with Ln3+ activators |
|
251 |
||||||
9.2. Crystalline lasers with pumping of the emission of semiconductor lasers |
253 |
|||||||||||
9.2.1. Basic schemes of heterolaser pumping |
|
|
|
|
254 |
|||||||
9.2.2. Stimulated emission of crystals with Ln8+ ions with laser-diode pumping |
258 |
|||||||||||
|
|
|
References |
|
|
|
|
|
|
|
261 |
|
Conclusion |
|
|
|
|
|
|
|
|
264 |
|||
Subject index |
|
|
|
|
|
|
|
|
268 |
|||
ОТ РЕДАКТОРА
Накопленные знания о многочисленных процессах, обусловливающих эффект лазерного излучения в активированных диэлектрических кристаллах, и созда ние богатейшего арсенала генерирующих соединений (более четырехсот на именований) привели к тому, что физика и техника кристаллических лазеров поднялись на новый качественный уровень. Теперь, наряду с трех- и четырех уровневыми, широко используются многоуровневые функциональные лазерные схемы — каскадпые и кросскаскаднме, ступенчатые и ан-конверсионные, сенсибилизацнонные и дезактивационные, кроссрелаксационные и фпд-фловинго- вые. Значительно расширилась функциональная применимость активаторных ионов — они, кроме традиционных ролей генераторов лазерного излучения и сенсибилизаторов, стали выполнять функции дезактиваторов, кроссрелакса торов, миграторов и аккумуляторов энергии электронного возбуждения. Новый импульс развития получили нетрадиционные способы возбуждения генерации кристаллических сред, среди которых наиболее перспективным источником на качки являются разноволновые полупроводниковые лазеры. В этом направлении исследований уже в ближайшие годы можно ожидать результатов исключи тельной важности. При разработке новых функциональных схем, а также при решении задач возбуждения стимулированного излучения на межштарковских переходах новых каналов генерации важнейшую роль играет информация об энергетических уровнях активаторных центров лазерных кристаллов и об ин тенсивности излучательных и безызлучательных процессов, которые эти уров ни они связывают. В получении таких спектроскопических сведений достигнут большой прогресс, особенно для ионов трехвалентных лантаноидов.
Настоящая книга по своему материалу и построению дополняет вышедшую в свет почти 15 лет назад монографию профессора А. А. Каминского «Лазерные кристаллы», хорошо известную специалистам в нашей стране и за рубеяюм — она переиздана в США, ФРГ и КНР. В предлагаемой книге рассмотрены но вейшие достижения и дан анализ современных тенденций развития комплексной проблемы лазерных кристаллов, которая характеризуется своей непреходящей актуальностью и охватывает ряд основных направлений физики твердого тела, квантовой электроники и технологии неорганических материалов. При рас смотрении различных аспектов проблемы авторы опирались на хорошо пм из вестные собственные результаты, подтвержденные другими исследователями, и только в отдельных случаях они использовали материал компилятивного ха рактера. Нелишне здесь отметить, что авторы — ученые с признанным отече ственным и мировым авторитетом, их поисковые работы во многом определяют уровень развития современной физики и спектроскопии лазерных кристаллов. В частности, профессор А. А. Каминский открыл и изучил более половины
9
известных лазерных кристаллов и много каналов генерации их активаторов, а также предложил и реализовал целый ряд многоуровневых функциональных схем кристаллических лазеров, среди которых и каскадные — к ним приковано
внастоящее время внимание многих групп исследователей различных стран.
Б. М. Антипенко выполнил цикл работ по изучению ап-конверсионных и сту пенчатых рабочих лазерных схем и лазерных кристаллических конверторов. Им также открыт ряд генерационных каналов трехвалентных лантаноидов.
Общая идея и план книги принадлежат профессору А. А. Каминскому, им же написаны большинство ее глав — с первой по шестую, а также предисловие, заключение и составлен предметный указатель. Автором седьмой, восьмой и девятой глав является Б. М. Антипенко. Он также подготовил таблицы раздела
3.2.1.Таблица 7.1 авторами составлена совместно.
Академик Б. К. Вайнштейн